Scavare buchi e costruire colonne per difendersi dai terremoti
Nell’ambito dell’ingegneria sismica, l’amplificazione delle onde sismiche – ovvero gli effetti locali – può potenziare l’impatto di un terremoto in specifiche aree. Questo è stato osservato nel terremoto di Città del Messico del 1985, che fu particolarmente distruttivo e mortale a causa dell’antica conca lacustre su cui è costruita la città. Quando le onde sismiche si propagano attraverso strati alluvionali superficiali morbidi, come avvenne nel caso di Città del Messico, o si disperdono su solide irregolarità topografiche, i fenomeni della rifrazione e della dispersione possono aumentare l’ampiezza del terreno in movimento. Dunque cosa si può fare per proteggere meglio queste aree vulnerabili? Per i ricercatori impegnati nel progetto ANAMORPHISM, finanziato dall’UE, la risposta è scavare un buco. Buchi e pilastri I ricercatori di ANAMORPHISM hanno sviluppato e testato un modo per collocare dei buchi, trivellati a intervalli distribuiti con cura, davanti a un’area che intendono proteggere, creando essenzialmente una barriera artificiale capace di deviare l’onda d’urto di un terremoto. Testato a Grenoble, in Francia, il progetto ha scavato tre file di 10 buchi profondi cinque metri. Generando un piccolo terremoto superficiale da 50 hertz, il sistema di ANAMORPHISM è riuscito a rimandare l’onda all’indietro. “Questo esperimento mostra che, su scale molto più grandi, suoli naturali modificati mediante ingegneria civile su scale dal decimetro al metro potrebbero interagire con le onde sismiche quando le proprietà globali del terreno vengono modificate,” dice il coordinatore del progetto Sébastien Guenneau. Il sistema può inoltre essere adattato per proteggere le aree costiere dalle onde dello tsunami in arrivo, deviandole attorno ai villaggi piuttosto che attraverso di essi. Invece di utilizzare dei buchi trivellati, tuttavia, il progetto costruisce una serie di pilastri sul fondale marino. Proprio come i buchi trivellati deviano un’onda sismica, i pilastri deviano le onde che si avvicinano ad essi. Un mantello sismico Secondo Guenneau, il sistema di ANAMORPHISM è un adattamento del concetto del mantello dell’invisibilità sviluppato dal fisico teorico britannico John Pendry. “Mentre i mantelli dell’invisibilità deviano le onde di luce attorno a un oggetto nascosto, la tecnologia di ANAMORPHISM devia le onde d’urto provenienti da terremoti e tsunami,” afferma. “Stiamo proprio applicando gli stessi strumenti a un concetto differente.” Tuttavia, Guenneau fa notare che prima di poter utilizzare i mantelli sismici per proteggere gli edifici dai terremoti, è necessaria una ulteriore analisi approfondita per ottenere la disposizione dei buchi richiesta. Egli fa notare che la ricerca teorica collegata suggerisce di sostituire i buchi trivellati con metacilindri con fori laterali, che smorzerebbero le onde sismiche di superficie e ridurrebbero la quantità di energia sismica riflessa dal metamateriale. “Lo smorzamento delle onde sismiche significa che una parte dell’energia che esse trasportano viene trasformata in un altro tipo di energia, come ad esempio suono o calore,” dice Guenneau. Anche se ulteriori ricerche ed esperimenti sono necessari, Guenneau rimane convinto che, con il tempo, il concetto di ANAMORPHISM possa essere portato su scala industriale e usato per proteggere porti e città. In effetti, il progetto ha già dato luogo a due brevetti per strutture di difesa sismica e un brevetto per una nuova generazione di dighe per proteggere i litorali dagli tsunami. “Una volta portata su scala industriale, questa tecnica potrebbe salvare centinaia di migliaia di vite,” dice Guenneau. “Immaginate una città del futuro, fortificata contro le onde sismiche di superficie da una trincea di buchi trivellati o di colonne di calcestruzzo.”
Parole chiave
ANAMORPHISM, terremoti, tsunami, onde sismiche, mantello dell’invisibilità
